JPH03146735A - 強化繊維束の拡開方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、繊維強化プラスチック等の繊維強化複合材料
の成形に用いられるシート状プリプレグを製造するよう
な際に、樹脂含浸前に強化ｍ紐束を拡開する方法に関す
る。

［従来の技術］ 繊維強化複合材料の成形に用いられるシート状プリプレ
グは、たとえば多数の強化繊維繊維束をシート状に一方
向に引き揃え、該シート状強化繊維束に樹脂担持離型シ
ートを重ね合せて加圧、加熱し、樹脂を含浸させる方法
、あるいは上記強化１８Ｍ束を支持シートとともに適当
な溶媒で稀釈した樹脂溶液に浸漬し、引き上げ、加熱し
て溶媒を除去する方法によって製造されている。上記い
ずれの方法においても、樹脂を均一に含浸させ、かつ単
繊維が均一に配列され均一な物性のプリプレグを得るた
めには、樹脂含浸前に、シート状に配列された各強化繊
維束が極力拡間されていることが望ましい。

このような目的に沿う方法として、特開昭６２−１８４
１７２号公報に開示された強化繊維束拡開方法が知られ
ている。この方法は、第４図に示すように、シート状に
引き揃えづれた強化繊維束１０１を、ヒータ１０２又は
熱風により４００℃程度で１分以内加熱して、通常、強
化繊維束１０１に付与されているサイジング剤を焼き飛
ばし、その後にバー１０３　、１０４．１０５を張力を
かけながら順次通過させることにより強化繊維束を拡開
する方法である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の拡開方法においては、サイジ
ング剤が実質的に除去された状態になるので各繊維束は
非常にばらし易くなり、良好に拡開されるのであるが、
サイジング剤を焼き飛ばすために４００℃程度の高温加
熱を行うため、強化繊維の物性（強度、弾性率等〉が低
下し、それに伴ってプリプレグの物性が低下してしまう
という問題がある。

本発明は、このような問題点に着目し、強化繊維の物性
を低下させることなく、強化ｉ紐束を効果的に拡開する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的に沿う本発明の強化繊維束の拡開方法は、サイ
ジング剤が付与された強化繊維束を、該強化繊維束を挟
むように交互配置した、少なくとも１本が加熱バーであ
る少なくとも３本のバー上を緊張状態で通過させ、前記
加熱バーにより前記強化繊維束を５０〜２００℃に加熱
しながら、前記少なくとも３本のバーにより前記強化繊
維束を拡間する方法から成る。

［作　　用］ このような方法においては、強化繊維束は、加熱バーに
よってサイジング剤の種類に応じて５０〜２００℃の範
囲の適当な温度に加熱される。この温度範囲は、サイジ
ング剤を焼き飛ばすことはできないが、サイジング剤を
軟化させることのできる温度範囲であり、かつ強化繊維
の物性には全く影響を及ぼさない温度範囲である。した
がって、上記バーにより加熱されるサイジング剤は、該
バー上で軟化される。サイジング剤が軟化すると、強化
繊維束中の各単繊維間の結束力が弱められるので、繊維
束はばらけ易くなり、張力が加えられることにより、バ
ー上で押し拡げられて繊維束が容易に拡開される。

また、バー上では拡開のための所定の張力が加えられた
緊張状態とされるので、繊維束のバー表面への接触面積
が増大され、バーから繊維束への熱伝達の効率が高くな
ってサイジング剤が迅速に所望温度まで加熱され、−層
容易に拡開される。

［実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１実施例 第１図および第２図は、本発明の第１実施例として、プ
リプレグ用強化繊維束の拡開方法を示しており、第１図
はプリプレグ製造工程全体、第２図はそのうちの強化１
ｌｉｉ束拡開部をそれぞれ示している。

図において、サイジング剤が付与された強化繊維束１は
、多数のクリール２から引き出され、シート状に一方向
に引き揃えられ、ニップロール３．４を通過した後、繊
維束拡開用の３本のバー５．６．７を、所定の張力をか
けた緊張状態にて順次通過される。

３本のバー５．６．７は、本実施例では断面円形のスト
レートバーからなり、シート状に引き揃えられた強化繊
維束１を挟むようにその上下両面測に交互に配置されて
いる。３本のバー５．６．７のうち少なくとも１本のバ
ー（本実施例では３本とも〉には、第２図に示すように
、ヒータ８．９．１０が埋設されており、各ヒータには
ヒータ制御装置１１を介してヒータ電源１２が接続され
ている。

ヒータ８．９．１０の加熱制御により、各バー５．６．
７の表面温度をそれぞれ独立に制御可能となっている。

各バー５．６．７は、直径２０ＩｎＭ〜２００馴程度の
大きざに形成され、該バーの大きさ、長さ、および加熱
対象となる強化繊維束１（該強化繊維１に付与されてい
るサイジング剤を含む）の種類、通過量に応じて各ヒー
タの容量が設定されている。ただし、加熱方式としては
、ヒータ方式に限定されない。

ヒータ８．９．１０によってバー５．６．７を加熱する
ことにより、該バー５．６．７にある一定の巻付角で接
触し、該バー上を連続的に通過する強化繊Ｉｆｔ繊維束
１が加熱される。制御すべき加熱温度は、後述のサイジ
ング剤にもよるが、５０〜２００°Ｃの範囲、より好ま
しくは８０°Ｃ〜１５０℃の範囲とされる。この温度範
囲は、強化繊維束１を構戊する強化ｌｌｉ維の物性に影
響を全く与えずに、サイジング剤を軟化させることので
きる温度範囲である。とくに８０℃以上とすれば、はと
んど全ての種類のサイジング剤を軟化させることができ
る。また、各バー５．６．７の設定温度は、上流側で低
く、下流側程高温とすれば、強化繊維繊維束１が徐々に
加熱されるので、加熱効率上好ましい。各バー５．６．
７への巻付角、巻付長は、とくに限定されないが、−旦
加熱された強化繊維繊維束１も各バー間ではすぐに冷却
されてしまうので、少なくとも各バー上で目標とする加
熱温度に到達できるように、巻付角、巻付長を設定して
おくことが望ましい。

各バー５．６．７上で加熱されることにより、強化繊維
束１に付与されているサイジング剤が軟化され、該軟化
によりｌｌｉ維束紐束成している単繊維が動きやすくな
る（ばらけやすくなる）。この加熱状態で、同時に張力
もかけられているので、シート状に配列されている各強
化ｌＮ束１は各バー表面上に押しつけられ、同時に拡開
される。拡開により、シート状に配列されている各強化
繊維束１の繊維密度が均一化される。

拡開により均一化されたシート状強化繊維束、（もっと
も、もはや束とはいえないが〉１が、樹脂含浸工程に送
られる。本実施例では、樹脂担持離型シート１３．１４
を用いて樹脂含浸が行われているが、樹脂溶液に浸漬さ
せる方法でもよい。離型シート１３．１４は、ロール１
５．１６から巻き出され、ガイドロール１７．１８で方
向転換されるとともに、この位置でシート状の強化ｗ４
Ｎ束１の両面に重ね合せられる。この重ね合せ体が本実
施例では、ヒータ１９で加熱された後、３段のプレスロ
ール２０で両側から加圧され、離型シート１３．１４に
担持されていた樹脂が強化繊維束１に転移、含浸される
。

樹脂含浸により一方向性プリプレグ２１の形態となり、
該プリプレグ２１から一方の離型シート１３が剥離され
、他方の！Ｈ２シート１４とともにプリプレグ２１がロ
ール状に巻き取られる。

各バー５．６．７における加熱では、温度的には強化繊
維１のを構成する強化繊維物性に全く悪影響を及ぼさず
、強化繊維束１が均一に拡開されて樹脂含浸されるから
、樹脂含浸が均一に行われるとともに、プリプレグ２１
形成状態で該プリプレグ２１中に単繊維が均一に配列〈
分散〉され、均一な物性のプリプレグを形成できる。

本発明における強化繊維束１は、長繊維からなる強化１
１ｉ＃１束で、炭素繊維、黒鉛繊維、有機高弾性率ｍ維
（アラミド繊維等〉、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、
ボロンｉｉｍ、タングステンカーバイドｌＩｉ維、ガラ
ス繊維等の高強度、高弾性率繊維からなる。このような
強化繊維束は、同じプリプレグについてただ１種類のも
のを使用してもよいし、異なる種類の強化繊維束を規則
的に、または不規則に並べて使用してもよい。

離型シート１３および／又は離型シート１４に担持され
る樹脂としては、特に限定されないが、代表的なものと
して、熱硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を混
合した樹脂が挙げられる。好ましい熱硬化性樹脂として
、エポキシ樹脂が挙げられる。特に、アミン類、フェノ
ール類、炭素炭素二重結合を有する化合物を前駆体とす
るエポキシ樹脂が好ましい。

また、本発明において強化！１維織繊維１に付与されて
いるサイジング剤は、強化繊維束のロールへの巻付きを
防止したり、単繊維間の交絡を防止したり、単繊維切れ
を防止したり、パッケージ形状（巻姿〉を整えたり、強
化繊維束の取扱い性を向上させたりするもので、通常、
樹脂からなっている。そうして、プリプレグの製造に供
する強化ｔＩＡ維束紐束っては、サイジング剤としては
、通常、プリプレグ化工程で使用する含浸用樹脂と同一
または同系の樹脂が使われる。たとえば、含浸用樹脂が
エポキシ樹脂である場合、サイジング剤にはエポキシ系
樹脂が使われる。

第２実施例 次に第３図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例では、第１実施例における拡開用ストレートバ
ー５．６の代わりに、図に示すようなテーパ付バー３１
．３２が用いられる。このようなテーパ付バー３１．３
２を用いた方法では、連続的に走行している強化繊維束
１は、上流側のバー３１の位置では矢印Ａの方向に滑り
ながら拡開され、下流側のバー３２の位置では矢印Ｂの
方向に戻されながら拡開される。このようにバー上で滑
らしながら拡開すれば拡開動作がより行われ易くなり、
−層拡開を促進することができる。バー３１．３２のテ
ーバ度は適当でよいが、１〜２０度の範囲の傾斜度が好
ましい。その他の構成、作用は第１実施例に準じる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の強化繊維束の拡開方法に
よるときは、強化Ｉ！維紐束５０〜２００℃に加熱して
サイジング剤を軟化させながら少なくとも３本のバー上
を緊張状態で通過させて拡開するようにしたので、強化
繊維の物性に全く悪影響を与えることなく、容易かつ効
果的に繊維束を拡開することができ、樹脂が均一に含浸
され単繊維が均一に配列された高物性のプリプレグを得
るようなときに大変有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る強化繊維束の拡開方
法を用いたプリプレグ製造工程全体の概略側面図、 第２図は第１図のプロセスの強化繊維束拡開部の拡大部
分概略構成図、 第３図は本発明の第２実施例に係る強化ｗ４維束拡開部
の概略平面図、 第４図は従来の強化繊維束拡開部および加熱部の概略側
面図、 である。 １・・・・・・強化繊維束 ２・・・・・・クリール ３．４・・・・・・ニップロール ５．６．７・・・・・・拡開用バー ８．９．１０・・・・・・ヒータ １１・・・・・・ヒータ制御装置 １２・・・・・・ヒータ電源 １３．１４・・・・・・離型シート １９・・・・・・ヒータ ２０・・・・・・プレスロール ２１・・・・・・プリプレグ ３１． ３２・・・・・・テーパ付バー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．サイジング剤が付与された強化繊維束を、該強化繊
   維束を挟むように交互配置した、少なくとも１本が加熱
   バーである少なくとも３本のバー上を緊張状態で通過さ
   せ、前記加熱バーにより前記強化繊維束を５０〜２００
   ℃に加熱しながら、前記少なくとも３本のバーにより前
   記強化繊維束を拡開することを特徴とする強化繊維束の
   拡開方法。